近日，2021北京市新技術新產品(服務)第二批(共第十六批)發布，中京環境科技股份有限公司(以下簡稱“中京環境”)為高爐熱風爐煙氣固定床脫硫系統、高爐煤氣精脫硫技術、煙氣處理副產物、工業固廢制備的膠凝材料獲得認證。北京市新技術新產品(服務)認定是根據北京市委市政府發布的《新技術新產品(服務)認定管理辦法》的要求，由北京市科委、北京市發改委等部門評選出的技術先進、產權清晰、質量可靠、市場前景廣闊的創新產品(服務)，旨在促進新技術新產品(服務)應用，推動全社會自主創新。中冶環境憑借煙氣處理副產物和工業固廢制備膠凝材料的先進突破性技術，獲得了專家組的壹致認可。
隨著工業經濟的快速發展，我國工業固體廢物的產量不斷增加，對環境的危害也越來越大。據統計，2020年我國工業固體廢物產量將達到36.75億噸，2021年將達到38億噸，2022年將超過40億噸。因此，工業固體廢物的收集、處理和資源化利用成為壹個技術難題。在國家政策支持下，大宗固體廢物綜合利用能力顯著提高，固體廢物綜合利用規模不斷擴大。國家發改委等十部門發布了《關於散裝固體廢物綜合利用“十五”規劃的指導意見》，提出到2025年新增散裝固體廢物綜合利用率達到60%，這意味著不僅要鼓勵多種固體廢物的協同利用，還要鼓勵多種產業的協同利用， 促進大宗固體廢物綜合利用產業與煤炭、電力、鋼鐵、有色金屬、化工等上遊產業和建築、建材、市政、交通、環境治理等下遊產品的協調發展。
同時，目前的矽酸鹽水泥生產過程消耗大量的能源、石灰石和粘土，每1噸矽酸鹽水泥熟料排放約0.65-0.95噸CO2。中國水泥產量常年位居世界第壹，約占全球產量的55%，其碳排放量約為全國年CO2排放量的13%，占中國建材行業碳排放量的80%以上。因此，如何降低水泥行業的能源資源消耗和二氧化碳排放，是關系到國家二氧化碳排放峰值和碳中和戰略成敗的關鍵因素。為了減少水泥生產中的碳排放問題，迫切需要選擇壹種低碳、無二次汙染(廢渣)且能替代部分矽酸鹽水泥熟料的輔助膠凝材料。
2.利用煙氣處理副產物和工業固體廢棄物制備膠凝材料
為了減少生產過程中的CO2排放和能源消耗，中冶以大宗工業固體廢棄物為基礎原料，自主研發了壹套具有自主知識產權的固體廢棄物基膠體晶體粉末膠凝材料。
晶粉膠凝材料是壹種能將硫酸鹽、硝酸鹽和脫硫脫硝後形成的赤泥、電石渣、水渣、粉煤灰等工業固體廢棄物整合為壹體的新型膠凝材料生產技術。它是由矽、鎂、鐵、鋁、硫和氮按特定的比例和反應條件組成，是壹種高強度的膠凝材料。該技術從根本上突破了赤泥、電石渣等固體廢棄物不可持續、經濟、循環處理的技術瓶頸，使煙氣處理副產物和各種工業固體廢棄物煥發出新的活力，實現了固體廢棄物資源無害化處理、資源化利用和可持續產出的目標，真正實現了“以廢治廢”。這是壹種全新的環境治理範式，是先進技術理念和先進生產力的完美融合。
工藝原理:晶粉膠凝材料制備工藝簡單，生產過程中不使用不可再生的石灰石資源，區別於水泥“兩磨壹燒”的復雜工藝，不使用煤的高溫煆燒，可減少80%以上的CO2排放，原料和生產工藝符合低碳目標。強度指標可達80-100 MPa (28d)，最高可穩定在100 MPa。根據後續使用場景，不僅可以生產標準普通矽酸鹽水泥標號的產品，還可以生產比需求強度為5-40 MPa的產品。基於相應的物質如矽、鐵、鋁、鈣等。，在特定的比例和反應條件下，大型工業固體廢棄物中的分子物質釋放出可溶性活性物質，然後經過解聚、縮聚形成特殊的網絡結構，進壹步硬化成具有“早強、快硬”性能的膠凝材料。
三、晶粉膠凝材料技術的主要創新成果
中經環境研發團隊經過多年潛心研發，在實驗室和大規模生產中反復打磨研發出結晶粉末膠凝材料，並將煙氣治理的副產物與工業固廢相結合，形成了壹系列創新成果，從而完成了煙氣、廢水、固廢的壹體化協同治理。
1.非煆燒低碳技術
介晶環境下首創的結晶粉末膠凝材料，主要以粉煤灰、鋼渣、電石渣、水渣、尾礦等工業固體廢棄物為原料。其制備工藝簡單，生產過程中不使用石灰石資源，優化了水泥“兩磨壹燒”工藝，減少了煤炭燃燒的高溫煆燒環節，有效降低了CO2排放和能耗，大力推動了低碳技術在水泥和建材領域的應用。
2.早強、快硬和良好的機械性能。
水晶粉膠凝材料具有凝結硬化速度快、早期強度高的特點。通過改進的工藝制備的晶體粉末材料可快速固化，並可在約3小時內硬化。早期強度高，1-3天抗壓強度可達80%以上，具有快硬水泥的特點；能滿足各種應急和搶修工程的施工。
3.良好的耐久性和熱穩定性
水晶粉由於網絡結構穩定，完全可以避免金屬離子遷移引起的堿-骨料反應和其他膠凝材料的骨料反應，抵抗自然破壞的能力強，耐腐蝕性好，滲透性低，耐凍融循環。同時，晶體粉末還具有良好的熱穩定性，是壹種氧化物網絡結構體系，在1000 -1200之間不氧化，不分解。耐火極限可達1000，具有良好的耐火性能，完全可以滿足防火阻燃的要求。
4.原材料來源廣泛
制備結晶粉的原料均為散裝工業固體廢棄物，如粉煤灰、礦渣、赤泥、建築垃圾等。這些固體廢物每年都有很大的增長，而且儲存量很大。在實際生產中，可以結合當地的主要固體廢棄物作為主要原料，輔以周圍其他種類的固體廢棄物。
5.不產生二次固體廢物。
與單壹固體廢棄物提純有價元素或改性制備其他材料不同，結晶粉末膠凝材料可以根據不同等級的固體廢棄物生產相應質量的產品；搭配高、中、低質量的產品。在不對工藝進行大的調整的前提下，最大限度的利用固體廢棄物，使其資源化、產品化、商品化。對外，不會產生殘渣等二次固廢，固廢“吃幹，擠出”。
四、應用及效果
晶粉膠凝材料可用於各種工程場景，如制備晶粉基混凝土、清水混凝土、生產裝配式墻板、預制構件等。中冶結合水晶粉膠凝材料的特點，開發了水晶磚、水晶板等壹系列實用性強、價值高的產品，可用於商業、民用建築和裝飾，也可用於各種礦山(坑)的回填。結合其他用於調理的固體廢棄物，可以獲得滿足回填要求的填料。該技術已獲得16項發明專利和2項實用新型專利，獲得中國循環經濟專利壹等獎和北京市科技進步三等獎。
1.水晶磚、水晶板等系列實用高價值產品。
用水晶粉膠凝材料制成的水晶磚、水晶板等建築材料，經國家建築材料質檢中心檢驗，強度高、密度低、耐火等級達到A1。還具有導熱系數低、保溫性好、吸水率低的優點。與市場上其他同類建材產品相比，在成本和性能上具有很強的競爭優勢，成本比水泥制品低30%以上，抗壓和抗折性能比水泥制品高50%以上。
2.礦山恢復
介晶固體廢棄物技術可以利用剝離的表土、巖石碎塊、礦石開采遺留的精礦分離後產生的低品位礦石和尾礦為原料，輔以其他常見的大宗工業固體廢棄物，就地取材，因地制宜，變廢為寶，生產固體廢棄物基膠凝材料“晶粉”。晶粉膠凝材料可以替代傳統水泥，無需高溫煆燒，可直接用於礦山恢復和改造，也可作為基礎設施、建材等領域的產品。晶粉膠凝材料技術的應用符合我國“雙碳”政策的要求，可以為實現零碳治理乃至負碳治理做出應有的貢獻。
3.礦井回填
晶體粉末膠凝材料還可以有效地用於各種礦山回填工藝中。以地下開采礦山為例，可以用少量常規“水晶粉”替代傳統的熟料基膠結劑，將采礦尾礦混合形成充填體進行回填；根據“水晶粉”的生產原理，可以直接以尾礦為基礎原料，輔以普通工業固體廢棄物，現場生產出符合要求的充填體。將大量尾礦充填到地下，可以減少尾礦排放等廢棄物造成的汙染，對地下采空區起到良好的支護作用，避免采空區圍巖坍塌，防止大量采空區對生態環境的破壞，從而有效保護礦區地表。介晶環境下“水晶粉”技術及其應用可以替代熟料基充填料，有效降低充填成本，提高固體廢棄物充填礦山的積極性。
動詞 （verb的縮寫）結論
在國家“雙碳”戰略的推動下，以工業固體廢棄物為主要成分的非煆燒低碳膠凝材料替代普通矽酸鹽水泥成為新的選擇，相信該技術將成為水泥行業實現“雙碳”戰略的首選。